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加速度センサによる移動距離算出

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はじめに

本記事では,研究の一環としてBMX055といった9軸センサを用い移動距離の算出方法の説明をする.

BMX055の使用

■ 主な使用
・電源電圧:$3.3V$または$5V$
・センサ:加速度3軸,ジャイロ3軸,磁気3軸
・インターフェース:$I2C$
・基板サイズ:$14×10mm$

ESP32との接続方法と準備

BMX055:JP7,JP4,JB5 → ショート
(ESP32) Vin5 - VCC (BMX055)
(ESP32) GND - GND (BMX055)
(ESP32) [GIOP21] I2C SDA - SDA(BMX055)
(ESP32) [GIOP22]I2C SCL - SCL(BMX055)

加速度と速度,変位の関係と算出方法と実験

加速度と速度,変位の関係

加速度 (積分) → 速度 (積分) → 変位

実験動作

停止→移動($5m$)→停止

算出方法

z-a.png
重力加速度の影響を受けていることから重力加速度を取り除く作業を行う.

重力加速度の除去は実験として停止→移動→停止としていることから最初に取れたデータを全データに対して引き算を行う事とした.
行ったものが次の画像である.
z.png

加速度の積分

台形の面積を求め足すことにより求めることが可能になる.

台形の面積公式

(上底 + 下底)× 高さ ÷ 2

加速度データの場合

※N○をデータ番号とする.また,加速度の値は正である.
( N2 - N1 ) * N1からN2までの時間間隔 ÷ 2

※ 停止していても重力加速度の除去が仕切れず,移動と判定されてしまう.
z-b.png

そこで停止,移動の閾値を決定した.
0.2以上を移動していると判定することにより停止と移動を区別することができた.

z-c.png

[実験] 5mの歩行
[実測結果]5.2056081m

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